Тема 1.3. физико-химические свойства белков

 

Цель занятия. Уметь использовать физико-химические свойства белков для получения очищенных белковых препаратов. Уметь объяснять амфотерные свойства белков и изменение суммарного заряда белков при различных значениях рН среды. Познакомиться с реакциями осаждения белков из растворов. Усвоить принцип разделения белков методом электрофореза.

Исходный уровень. См. занятие 1.2.

Повторить. Строение аминокислот (ионогенные), образование пептидной связи.

 

Содержание теоретического материала. 1.Молекулярная масса белков и ее определение. 2. Размер и форма белковой молекулы. 3. Амфотерность и наличие электрического заряда белковой молекулы. Зависимость заряда молекулы (степень ионизации анионных и катионных групп) от значения рН среды. 4. Усвоить понятия: изоэлектрическое состояние, изоэлектрическая точка. Определять суммарный заряд пептидов при различных значениях рН. 5. Физико-химические свойства белков (растворимость, ионизация, гидратация). 6. Знать факторы, от которых зависит растворимость белков. 7. Методы разделения и очистки белков и физико-химические свойства, лежащие в их основе. 8. Осаждение белков из растворов. 9. Изменения белкового состава в онтогенезе, а также при различных заболеваниях. 10. Заполнить таблицу: «Методы разделения и очистки белков».

№

Название метода

Принцип метода

Для усвоения материала темы следует обратить внимание на то, что:

1) Белки являются амфолитами, то есть содержат как положительно, так и отрицательно заряженные группы. Степень ионизации катионных и анионных групп зависит от рН среды.

2) Значение рН, при котором суммарный заряд белковой молекулы равен нулю (изоэлектрическое состояние) называется изоэлектрической точкой.

3) Растворимость белков определяется наличием на их поверхности полярных групп, способных взаимодействовать с водой.

4) Растворимость белков зависит от свойств белковой молекулы (молекулярной массы, формы молекулы, заряда, количества гидрофильных групп) и свойств факторов среды (значения рН раствора, солевого состава раствора, температуры).

5) В основе методов разделения белков лежат различия в их физико-химических свойствах.

6) Денатурация белков – это разрушение нативной конформации белка (при воздействии денатурирующего агента) вызванное разрывом слабых связей, стабилизирующих его вторичную и третичную структуру. При этом теряется биологическая активность белка.

 

Вопросы и упражнения для самоподготовки и контроля усвоения темы

1. Перечислите основные физико-химические свойства белков.

2. Молекулярная масса белков и методы ее определения.

3. Назовите белки основного и кислого характера.

4. Назвать факторы, от которых зависит растворимость белков.

5. Чем обусловлен заряд белка в растворе? Дайте определение ИЭТ белка.

6. Почему ИЭТ неодинакова для различных белков?

7. В состав двух пептидов входят следующие аминокислоты:

NН₂-His-Ile-Met-Ala-Leu-Phe-Trp-СООН; NН₂-Asp-Arg-Cys-Val-Trp-Lys-Glu-СООН

Какой из них обладает лучшей растворимостью в воде и почему?

8. Напишите и дайте название тетрапептиду из аланина, лизина, аспарагиновой кислоты и триптофана. Определите суммарный заряд в водной среде. В какой среде будет находиться ИЭТ данного пептида?

9. ИЭТ равна 4,4. какие аминокислоты преобладают в этом белке, и в каком направлении будут перемещаться частицы белка в электрическом поле, если ИЭТ равна 7,0, а рН раствора – 4,0?

10. Покажите, как меняется заряд белка, имеющего избыток карбоксильных групп, при различных изменениях рН раствора.

11. Охарактеризуйте буферные свойства белков.

12. Что такое электрофорез? Какие физико-химические свойства лежат в основе этого метода? Практическое значение электрофореза.

13. Что такое диализ?

14. Какие методы используются для очистки белков от низкомолекулярных примесей?

15. Что такое обратимое и необратимое осаждение белков?

16. Почему белки лучше всего осаждаются в изоэлектрической точке?

17. Каков механизм осаждения белков солями щелочных и щелочно-земельных металлов (высаливание)?

18. Что такое нативная конформация белка?

19. Что такое денатурация белков и чем она может быть вызвана?

20. В чем сходство и различие процессов денатурации и высаливания?

21. Укажите применение реакций осаждения белков в клинических лабораториях. В чем преимущество концентрированной азотной кислоты при осаждении белков по сравнению с другими минеральными кислотами?

22. Какие мероприятия при отравлении человека солями тяжелых металлов, основанные на необратимых реакциях осаждения белков.

23. Определите суммарный заряд пентапептида при рН 7:

NН₂-Glu-Arg-Lys-Val-Asp-СООН. Как изменится суммарный заряд этого пептида:

а) при рН<<7;

б) при рН>>7.

24. Подберите к каждому пронумерованному методу разделения и очистки белков соответствующие различия в свойствах, обозначенные буквой:

1. Ультрацентрифугирование.              А. Различия по растворимости.

2. Электрофорез.                                     Б. Различия по величине суммарного заряда.

3. Гель-фильтрация.                               С. Различия по молекулярной массе.

4. Ионообменная хроматография.            

5. Солевое фракционирование.

25. Изучите содержание лабораторной работы «Реакции осаждения белков» и подготовьтесь к ее выполнению на лабораторном занятии.

 

Литература для самоподготовки.  Лекционный материал; (1) - С. 35-37, 43-48, 54-60; (2) - С. 23-32, 44-49; (3) - С. 22-24, 29-31; (4) - 1т. С. 35-43, 48-51.

 

Тема 1.4. СЛОЖНЫЕ БЕЛКИ

Цель занятия. Уметь применять знания о структурной и функциональной организации сложных белков при изучении последующих разделов биохимии, для раскрытия сущности «молекулярных» болезней, генной инженерии и биотехнологии. Усвоить принцип и назначение геминовой пробы Тейхмана.

Исходный уровень. См. занятие 1.2.

Повторить. Строение аминокислот, структурные уровни организации белковых молекул.

 

Содержание теоретического материала. 1. Простые и сложные белки. 2. Классификация сложных белков. Многообразие их биологических функций. 3. Характеристика: : гликопротеинов (на примере коллагена), фосфопротеинов (на примере казеина молока), нуклеопротеинов (на примере нуклеосом и рибосом), липопротеинов. Связи между белковой и небелковой частями. 4. Строение и функции миоглобина и гемоглобина. Структура гема, положение железа в геме. Механизм присоединения кислорода к гемоглобину. 5. Гемоглобинопатии. (*)6. Типы гемоглобинов в процессе онтогенеза и их биологическое значение.

 

Для усвоения материала темы следует обратить внимание на то, что:

1) Сложные белки относятся к смешанным макромолекулам, которые содержат два компонента: простой белок и небелковое вещество, соединенные между собой ковалентными или слабыми (ионными, водородными, вандерваальсовыми и др.) связями. Небелковая часть сложных белков называется простетической группой.

2) Гемоглобин присоединяет кислород из альвеолярного воздуха и с кровотоком доставляет его в ткани, а миоглобин присоединяет кислород, доставляемый гемоглобином, и транспортирует его внутрь клетки к митохондриям.

3) Присоединение кислорода вызывает изменение расположения атома железа в геме, что в свою очередь, влияет на конформацию полипептидной цепи. Для гемоглобина изменение конформации одного протомера при присоединении к нему первой молекулы кислорода вызывает согласованное изменение конформации других протомеров (кооперативные изменения), в результате облегчается присоединение следующих молекул кислорода.

 

Вопросы и упражнения для самоподготовки и контроля усвоения темы

1. Дайте определение сложным белкам (протеидам).

2. Как классифицируются протеиды?

3. Перечислите основные группы протеидов.

4. Что такое фосфопротеины, их структура и биологическая роль?

5. Охарактеризуйте строение липо- и гликопротеинов и их основные биологические функции.

6. Охарактеризуйте структуру хромопротеинов – гемоглобина и миоглобина и раскройте их биологическую роль.

7. Напишите формулу гема и покажите, как она связана в гемоглобине с белком (назовите аминокислоту).

8. Как построена белковая часть гемоглобина? Миоглобина?

9. Охарактеризуйте структуру макромолекулы гемоглобина и объясните кооперативность действия его четырех субъединиц при выполнении дыхательной функции. Какое это имеет биологическое значение?

10. Какую валентность имеет железо в геме? Изменяется ли она при присоединении кислорода к гемоглобину? Назовите связи железа в гемоглобине.

11. Охарактеризуйте Т-форму и R- форму гемоглобина (положение железа, связи между протомерами).

12. Назовите производные гемоглобина и охарактеризуйте их.

13. Сравните кривые насыщения гемоглобина и миоглобина кислородом от его парциального давления.

14. Какие свойства характерны для гемоглобина: а)наличие одной геминовой группировки; б) молекулярная масса в четыре раза больше, чем у миоглобина; в)из 4 ППЦ гемоглобина две одинаковые; г) каждая из субъединиц молекулы гемоглобина напоминает по своей третичной структуре молекулу миоглобина.

15. Изучите содержание и подготовтесь к проведению на занятиях лабораторной работы «Геминовая проба Тейхмана».

 

Литература для самоподготовки.  Лекционный материал; (1) - С. 37-43, 47-48, 114-116; (2) - С. 78-95; (3) - С. 18-21; (4) - 1т. С. 52-62.

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: